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Verfahren zum Umsetzen von im Gray-Code codierten Werten in Analogwerte
Bei der Umwandlung von Analogwerten in binärcodierte Werte wird vorteilhaft der
reflektierte Binärcode (Gray-Code) verwendet, der sich beim Übergang von einem beliebigen
Codewert zu einem benachbarten Codewert stets nur in einer Binärstelle ändert. Um
das so erhaltene digitale Signal z. B. nach Cbertragung über eine Leitung oder über
eine Richtfunkstrecke wiederum in ein analoges Signal umzuwandeln, ist es zweckmäßig,
das Signal zunächst aus dem reflektierten Binärcode in den gewöhnlichen Binärcode
umzuset7en, der sich einfacher decodieren läßt.
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Für den ersten dieser beiden Schritte - die Umwandlung des
reflektierten Binärcodes in den gewöhnlichen Binärcode - gibt es verschiedene
Mög-
lichkeiten. Eine einfache bekannte Schaltung zur Umwandlung des Cray-Codes
in den normalen Binärcode erfordert jedoch, daß die einzelnen Codeelemente in absteigender
Folge ihrer Wertigkeiten eingegeben werden. Eine einfache Verwirklichung des zweiten
Schrittes - die Umwandlung des Signals aus dem gewöhnlichen Binärcode in
ein analoges Signal - durch einen Shannon-Decoder erfordert jedoch gerade
die umgekehrte Reihenfolge der Codeelemente - nämlich mit ansteigenden Wertigkeiten.
Auch in datenverarbeitenden Anlagen treten die Codewerte fast immer in dieser Reihenfolge
auf, d. h., die niedrigste Stelle tritt zuerst und die höchste Stelle zuletzt
auf.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren ist es möglich, bei der Urncodierung
vom Gray-Code in den gewöhnlichen Binärcode mit der niedrigsten Stelle zu beginnen.
Hierfür gilt folgende Regel: Wenn die Gesamtzahl der »len« in allen höheren Stellen
des umzusetzenden Codewerts ungerade ist, so wird der betreffende Stellenwert invertiert,
um den Wert im normalen Binärcode für diese Stelle zu erhalten. Voraussetzung für
diese Umcodierungsverfahren ist als die Kenntnis, ob die Zahl der »len« in dem umzusetzenden
Codewert gerade oder ungerade ist. Man benötigt deshalb einen Speicher, in den der
gesamte umzusetzende Codewert eingespeichert wird, ehe man mit der Umsetzung beginnt.
Ein solcher Speicher, der für jede Stelle des Gray-Codes beispielsweise eine bistabile
Kippstufe aufweisen müßte, würde einen sehr hohen Aufwand erfordern.
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Die Umsetzung von graycodierten Werten in die entsprechenden Analogwerte
beginnt dabei mit der niedrigsten Stelle des graycodierten Wertes. Das Verfahren
zu dieser Umsetzung ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung
stellenweise in an sich bekannter Weise zunächst in den gewöhnlichen Binärcode erfolgt,
dessen Codeelemente invertiert oder nicht invertiert sein können, und daß diese
Codeelemente in der Reihenfolge ihres Auftretens einem Shannon-Decoder zugeführt
werden, dessen Ausgangsspannung nach beendeter Umsetzung je nach Geradzahligkeit
oder Ungeradzahligkeit der mit »1« belegten Stellen des graycodierten Wertes
invertiert oder nicht invertiert wird und den Analogwert bildet. Das Signal wird
hier also nicht in der digitalen, sondern in seiner analogen Form gespeichert, wodurch
der Kondensator des Shannon-Decoders als Speicher verwendet werden kann. Der Aufwand
ist demzufolge sehr gering.
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Falls die Anzahl der mit »l« belegten Stellen des graycodierten
Wertes gerade ist, so wird die Ausgangsspannung des Shannon-Decoders invertiert,
d. h., es wird die Differenz zwischen der größtmöglichen Spannung und der
vorhandenen Ausgangsspannung des Shannon-Decoders gebildet. Eine solche Differenzbildung
wäre technisch schwer zu beherrschen. Auf einfache Weise kann man das gleiche Ergebnis
jedoch folgendermaßen erreichen: Die dem ersten Shannon-Decoder zugeführten Stellenwerte
werden einem zweiten Shannon-Decoder invertiert zugeführt, so daß nach beendeter
Umsetzung die Ausgangsspannungen beider Shannon-Decoder komplementär zueinander
sind. Je nach Geradzahligkeit oder Ungeradzahligkeit der mit »l« belegten
Stellen des graycodierten Wertes stellt dann die Ausgangsspannung des zweiten oder
ersten Shannon-Decoders den gewünschten Analogwert dar und wird ausgewertet.
Als
Kriterium für die Geradzahligkeit oder Ungeradzahligkeit der mit »l« belegten
Stellen des graycodierten Wertes dient vorteilhaft der Zustand der höchsten Stelle
des graycodierten Signals, d.h. also die Stellung der Umsetzerschaltung nach Eintreffen
dieser höchsten Stelle.
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Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine vorteilhafte Schaltung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung.
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Am EingangE werden die graycodierten Werte mit der niedrigsten Stelle
beginnend zugeführt. Es ist ein vierstelliger Gray-Code zugrunde gelegt, bei dem
die » 1 « durch einen Impuls und die »0« durch keinen Impuls dargestellt
wird. Die Impulse in Fig. 2, Zeile a stellen demnach, von links nach rechts gelesen,
die Gray-Codierung für die Zahlen 13 und 4 dar. Die Kippstufe K, die sich
zu Beginn jeder Umsetzung in beliebiger Lage befinden kann, wird als Modulo-2-Zähler
betrieben, d. h., sie wird durch jeden dieser Impulse umgelegt. Am oberen
Ausgang dieser Kippstufe erhält man z. B. demnach einen Signalverlauf nach Fig.
2, Zeile b. Der Spannungsverlauf am unteren Ausgang der Kippstufe ist hierzu
invers.
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Der obere Ausgang der Kippstufe K ist mit einem Eingang eines Koinzidenzgatters
Gl und der untere Ausgang dieser Kippstufe mit einem Eingang eines Koinzidenzgatters
G2 verbunden. Je einem weiteren Eingang der beiden Koinzidenzgatter werden
über die Klemme T 1 die in Fig. 2, Zeile c dargestellten Taktimpulse zugeführt.
Am Ausgang des Koinzidenzgatters G 1 erhält man dann die in Fig. 2, Zeile
d
und am Ausgang des Koinzidenzgatters G2 die in Fig. 2, Zeile
e dargestellten Impulse. Diese beiden zueinander inversen Impulsfolgen werden den
beiden Shannon-Decodierern SD 1 und SD 2 zugeführt. Die Ausgangsspannungen
der beiden Shannon-Decoder werden den beiden Schaltern S 1 bzw.
S 2 zugeführt, die von dem Koinzidenzgatter G 3 bzw. G
4 geschlossen werden, wenn dieses das Signal »l« abgibt. Der obere Eingang
des Koinzidenzgatters G 3 wird vom unteren Ausgang der Kippstufe K,
der obere Eingang des Koinzidenzgatters G4 vom oberen Ausgang der Kippstufe K aus
gesteuert. Dem jeweils zweiten Eingang der Koinzidenzgatter G 3 und
G 4 werden über die Klemme T2 die in Fig. 2, Zeile f dargestellten
Impulse zugeführt. Der ungeraden Anzahl der »len« in dem Graywert entsprechend ist
beim ersten T 2-Impuls das Koinzidenzgatter G 4 vorbereitet und das Koinzidenzgatter
G3 gesperrt. Demnach wird die Ausgangsspannung des Shannen-Decoders DS2 über
den SchalterS2 zum AusgangA durchgeschaltet und stellt den umgesetzten Analogwert
dar. Dieser Analogwert entspricht der graycodierten Zahl 13, da dem Shannon-Decoder
DS2 die in Fig. 2, Zeile e
dargestellten Impulse zugeführt werden, die ihrerseits,
von links nach rechts gelesen, die Zahl 13 im gewöhnlichen Binärcode ergeben.
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Beim zweiten T2-Impuls ist, da die Anzahl der »len« des zweiten Signals
im Gray-Code gerade ist, wiederum das KoinzidenzgatterG4 vorbereitet und das KoinzidenzgatterG3
gesperrt. Demzufolge wird wiederum die Ausgangsspannung des Shannon-DecodersDS2
über den SchalterS2 zum AusgangA durchgeschaltet und bildet den Analogwert. Dieser
Analogwert entspricht der graycodierten Zahl 4, da dem Shannon-Decoder DS2 die in
Fig. 2, Zeile d
dargestellten Ausgangsimpulse des Koinzidenzgatters
G 1 zugeführt werden, die für die zweite Umsetzung, von links nach
rechts gelesen, die Zahl 4 im normalen Binärcode darstellen.